Преобразователь напряжения в интервал времени

 

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержащий три ключа, два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которых соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, первым вьшодом первого резистора и входом первого ключа, выход которого соединен с инвертирзтащим входом второIf , S гооперационного усилителя и второй обкладкой интегрирующего конденсатора , неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с общей шиной, управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления , первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов , второй резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, второй вывод первого резистора соединен с шиной преобразуемого сигнала, первьш вывод второго резистора - с шиной опорного напряжения, второй выi вод второго резистора - с инвертирующим входом второго операционного О) усилителя и через второй ключ с выходом первого операционного усилителя и вторым входом блока управления, инвертирующий вход § первого операционного-усилителя через третий ключ соединен с выходом второго операционного усилителя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) зШ Н 03 К 13/20

ГОСУДАРСТВЕННЫ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3455463/!8-21 (22) 18,06.82 (46) 07.05.84. Бюл. У 17 (72) Э.К.Шахов, В.И.Андреев, В.М.Шляндин и А.Н.Мошнин (71) Пензенский, политехнический институт (53) 68!.325(088.8) (56) 1. Мартяшин А.И. и др. Преобразователи электрических параметров для систем контроля и измерения.

"Энергия", 1976, с. 76.

2. Развертывающие системы. Под ред. B.Ë.Ñëàâèíñêîão. Энергия", 1976, с. 198 (прототип). (54)(57)ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ

В ИНТЕРВАЛ ВРЕМЕНИ, содержащий три ключа, два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которых соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, первым выводом первого резистора и входом первого ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и второй обкладкой интегрирующего конденсатора, неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с общей шиной, управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй резистор, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, второй вывод первого резистора соединен с шиной преобразуемого сигнала, первый вывод второго резистора — с шиной опорного напряжения, второй вывод второго резистора — с инвертирующим входом второго операционного усилителя и через второй ключ с выходом первого операционного усилителя и вторым входом блока управления, инвертирующий вход первого операционного усилителя через третий ключ соединен с выходом второго операционного усилителя.

109133ч

Изобретение относится к электроизмерительной технике.

Известны интегрирующие преобразователи напряжения в интервал времени, принцип действия которых заключается в сравнении интеграла от входного напряжения с интегралом от раэнополярных импульсов опорного напряжения путем регулирования их скважности jlj .

Недостатком таких преобразователей является наличие коммутирующих элементов в цепи опорного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь напряжения в интервал времени, содержащий три ключа, два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которых соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, первым выводом первого резистора и входом первого ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом второго опе-рационного усилителя и второй обкладкой интегрирующего конденсатора, неинвертирующие входы операционных усилителей соединены с общей шиной, управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй резистор (2f, Недостатком устройства является то, что нестабильность параметров коммутирующих элементов, находящихся в цепи преобразуемого и опорного напряжений, снижает точность преобразования.

Цель изобретения — повышение точности

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе напряжения в интервал времени, содержащем три ключа, два операционных усилителя, инвертирующий вход первого из которых соединен с первой обкладкой интегрирующего конденсатора, первым выводом первого резистора и входом первого ключа, выход которого соединен с инвертирующим входом второго операционного усилителя и второй обкладкой интегрирующего конденсатора, неинвертирующие входы опер4 1ионных усилителей соединены с общей шиной, управляющие входы ключей соединены с выходами блока управления, первый вход которого соединен с выходом генера5

t0 !

2S

3S

55 тора тактовых импульсов, второй резистор, второй вывод первого резистора соединен с шиной преобразуемого сигнала, первый вывод второго резистора — с шиной опорного напряжения, второй вывод второго резистора — с инвертирующим входом второго операционного усилителя и через второй ключ — с выходом первого операционного усилителя и вторым входом блока управления, инвертирующий вход первого операционного усилителя через ..гретий ключ соединен с выходом второго операционного усилителя.

На фиг. 1 изображена функциональная схема преобразователя, на фиг.2временные диаграммы работы преобразователя, Преобразователь напряжения в интервал времени содержит операционные усилители I и 2, ключи 3-5, резисторы 6 и 7, блок 8 управления, генератор 9 тактовых импульсов, интегрирующий конденсатор 10, причем инвертирующий вход первого усилителя 1 присоединен к первой обкладке конденсатора 10 и к второму выводу первого резистора 6, к первому выводу которого подключена клемма измеряемого напряжения, а к клемме опорного напряжения присоединен один вывод второго резистора 7, другой вывод которого соединен с второй обкладкой конденсатора !О и с инвертирующим входом второго усилителя " выход которого через первый ключ 3 подключен к инвертирующему входу усилителя l выход последнего через второй ключ 4 соединен с инвертирующим входом усилителя 2; управляющие вхсды ключей присоединены к выходам блока 8 управления, один вход которого подключен к выходу генератора 9 тактовых импульсов, другой вход блока управления — к выходу усилителя являющегося выходом преобразователя.

Преобразователь работает следующим образом.

В момент времени t (фиг.25) ключ ч замкнут, ключи 3 и 5 разомкнуты.

При этом, по истечении времени Т, конденсатор, включенный в цепь отрицательной обратной связи усилителя 1, заряжается до напряжения- — Т !

1х

1 фиг.2а). Это отрицательное напряжение, приложенное к инвертирующему входу разомкнутого усилителя 2, будет поддерживать в течение времени

Т положительное напряжение насыщеВНИИПИ Заказ 3100/54 Тираж 862 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 з 1091 ния на его выходе. В момент t ключ

4 размыкается и замыкается ключ 3, и конденсатор подключается в цепь отрицательной обратной связи усилителя 2. Благодаря действию емкостной обратной связи напряжение на выходе усилителя 2 в момент t изменяо. ется скачком до значения — 1 а зас тем под действием U конденсатор разряжается по линейному закону со скоростью Ц . В момент t (фиг. 26) напряжение U на конденсаторе достиС гает нулевого значения и усилитель 1 с разомкнутой обратной связью выполняют функцию нуль-органа. С момента

t3 до момента tg (для установления начальных условий) замкнут ключ 5.

Таким образом, время разряда интегрирующего конденсатора определится как

Т =Т а2 х

Х

В процессе заряда конденсатора до 1 1 Т и разряда до нуля ключи 3 и 4 находятся в прямых цепях замкнутых контуров преобразования, к которым постоянно подключены преобразуемое и опорное напряжения, поэтому изменения параметров ключей, в отличие от прототипа, не приводят

334 4 к изменению постоянных времени 7, н ь, входящих в функцию преобразования, чем и достигается в предлагаемом устройстве повышение точности.

Для сравнения технико-экономических показателей предлагаемого устройства с серийно выпускаемыми известными выбран преобразователь напряжения в интервал времени, являющийся основным узлом цифрового вольтметра

Щ68002. Уменьшение погрешности от неидеальности ключей в базовом объекте достигается введением операционного усилителя с высоким входным сопротивлением. Как правило, ннтеграль» ный усилитель с большим входным сопротивлением имеет большие значения дрейфа смещения нуля, коррекция которого в базовом объекте приводит, в свою очередь, к увеличению времени преобразования. Таким образом, при более простой реализации в предлагаемом устройстве удается полностью устранить влияние параметров ключей, при этом время преобразования у предлагаемого устройства в 5 раз меньше, чем у базового, что позволяет считать технико-экономическую эффективность достаточно высокой.